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JP4904682B2 - Broad stripe type semiconductor laser device, broad stripe type semiconductor laser array using the same, and method for producing broad stripe type semiconductor laser device - Google Patents
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Broad stripe type semiconductor laser device, broad stripe type semiconductor laser array using the same, and method for producing broad stripe type semiconductor laser device Download PDF

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本発明は、特に主出射側端面における光吸収を抑制するための窓領域を備えたブロードストライプ半導体レーザ素子およびこれを用いたブロードストライプ半導体レーザアレイ、並びにブロードストライプ半導体レーザ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a broad stripe semiconductor laser device having a window region for suppressing light absorption particularly at a main emission side end face, a broad stripe semiconductor laser array using the same, and a method for manufacturing a broad stripe semiconductor laser device.

近年、AlGaAs系材料を用いた赤外波長帯の半導体レーザは、コンパクトディスク(CD;Compact Disk)等の光ディスクの読み取り用、書き換え用またはイニシャライザー等に利用されている。また、AlGaAs系半導体レーザは、固体励起用途においてNd:YAGやNd:YVO4 等の結晶の吸収帯が808nm付近にあるため、横多モードレーザ光を発振するブロードストライプ型の赤外高出力半導体レーザとしても期待されている。 2. Description of the Related Art In recent years, an infrared wavelength semiconductor laser using an AlGaAs-based material has been used for reading, rewriting, or initializing an optical disk such as a compact disk (CD). In addition, since AlGaAs semiconductor lasers have Nd: YAG, Nd: YVO 4 and other crystal absorption bands in the vicinity of 808 nm in solid-state excitation applications, they are broad stripe type infrared high-power semiconductors that oscillate transverse multimode laser light. It is also expected as a laser.

一般に、AlGaAs系半導体レーザの最大光出力は端面破壊が発生する光出力で決定される。端面破壊が生じるのは、レーザ光が端面領域の表面準位の光吸収によって発生した熱で半導体レーザを構成する結晶自体が溶融し、共振器の機能を果たさなくなるためである。したがって、高出力動作を実現するには、より高い光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。そのため従来では、例えば、端面にシリコン(Si)または亜鉛(Zn)などの不純物を拡散させることにより、レーザ光を吸収しにくくする、つまりレーザ光に対して透明となるような窓領域を設けることが行われてきた(例えば、特許文献1参照。)。   Generally, the maximum light output of an AlGaAs semiconductor laser is determined by the light output at which end face destruction occurs. The end face breakage occurs because the crystal itself constituting the semiconductor laser melts due to the heat generated by the light absorption of the surface states of the end face region, and the function of the resonator is not achieved. Therefore, in order to realize a high output operation, it is necessary to devise a technique that does not cause end face destruction even at a higher light output. Therefore, conventionally, for example, an impurity such as silicon (Si) or zinc (Zn) is diffused on the end surface to make it difficult to absorb the laser beam, that is, to provide a window region that is transparent to the laser beam. (For example, refer to Patent Document 1).

図34は、そのような窓領域を有する従来のAlGaAs系半導体レーザ素子の一例を表したものである。この半導体レーザ素子は、端面に例えば亜鉛(Zn)を拡散させることにより窓領域を形成したものであり、例えば、n型GaAsよりなる基板111上に、n型クラッド層113,量子井戸構造を有する活性層114,p型クラッド層115およびコンタクト層118が基板111側からこの順に積層されている。コンタクト層118およびp型クラッド層115の一部は、活性層114のストライプ領域を制限するため、紙面に対して直交する方向に伸びる突条部(リッジ)120とされており、突条部120の外部には電流阻止層121が埋め込まれている。   FIG. 34 shows an example of a conventional AlGaAs semiconductor laser element having such a window region. This semiconductor laser element has a window region formed by diffusing, for example, zinc (Zn) on its end face, and has, for example, an n-type cladding layer 113 and a quantum well structure on a substrate 111 made of n-type GaAs. An active layer 114, a p-type cladding layer 115, and a contact layer 118 are stacked in this order from the substrate 111 side. A part of the contact layer 118 and the p-type cladding layer 115 is a ridge 120 extending in a direction orthogonal to the paper surface in order to limit the stripe region of the active layer 114. A current blocking layer 121 is embedded in the outside.

また、この半導体レーザ素子では、突条部120の延長方向に対向する主出射側端面110Fおよび後方端面110Rおよびその近傍に不純物として例えば亜鉛(Zn)を拡散させることにより、窓領域130が形成されている。窓領域130は活性層114に達しており、その部分では活性層114の井戸層および障壁層を構成する原子が混ざり合うことにより無秩序化領域131が形成されている。無秩序化領域131は、活性層114の実効的なバンドギャップエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなり、レーザ光に対して透明となっている。   Further, in this semiconductor laser element, the window region 130 is formed by diffusing, for example, zinc (Zn) as an impurity in the main emission side end face 110F and the rear end face 110R facing the extending direction of the protrusion 120 and in the vicinity thereof. ing. The window region 130 reaches the active layer 114, and the disordered region 131 is formed by mixing atoms constituting the well layer and the barrier layer of the active layer 114. The disordered region 131 has a band gap energy larger than the effective band gap energy of the active layer 114 and is transparent to the laser light.

なお、コンタクト層118および電流阻止層121上にはp側電極141が形成され、基板111の裏側にはn側電極142が形成されている。   A p-side electrode 141 is formed on the contact layer 118 and the current blocking layer 121, and an n-side electrode 142 is formed on the back side of the substrate 111.

図35ないし図37は、この従来の半導体レーザ素子の製造方法の一例を表したものである。まず、例えば、図35(A)および図36に示したように、基板111上に、n型クラッド層113,活性層114,p型クラッド層115およびコンタクト層118を順に形成する。次いで、同じく図35(A)および図36に示したように、コンタクト層118の表面に例えばSiO2 よりなる絶縁膜151を形成し、この絶縁膜151に、共振器端面の形成予定位置に対応して開口部151Aを設ける。続いて、同じく図35(A)および図36に示したように、絶縁膜151をマスクとして共振器端面の形成予定位置近傍に、不純物として例えば亜鉛(Zn)を拡散させることにより窓領域130を形成する。これにより、窓領域130が活性層114に達した部分に無秩序化領域131が形成される。 FIG. 35 to FIG. 37 show an example of the manufacturing method of this conventional semiconductor laser device. First, for example, as shown in FIGS. 35A and 36, an n-type cladding layer 113, an active layer 114, a p-type cladding layer 115, and a contact layer 118 are formed in this order on a substrate 111. Next, similarly as shown in FIGS. 35A and 36, an insulating film 151 made of, for example, SiO 2 is formed on the surface of the contact layer 118, and the insulating film 151 corresponds to the planned position of the resonator end face. Thus, an opening 151A is provided. Subsequently, as shown in FIGS. 35A and 36, the window region 130 is formed by diffusing, for example, zinc (Zn) as an impurity in the vicinity of the position where the resonator end face is to be formed using the insulating film 151 as a mask. Form. As a result, the disordered region 131 is formed in the portion where the window region 130 reaches the active layer 114.

次いで、図35(B)および図37に示したように、例えばSiO2 よりなるストライプ状のマスク152を形成し、このマスク152を用いてコンタクト層118およびp型クラッド層115の一部をエッチングすることにより突条部120を形成する。 Next, as shown in FIGS. 35B and 37, a striped mask 152 made of, for example, SiO 2 is formed, and the contact layer 118 and a part of the p-type cladding layer 115 are etched using the mask 152. By doing so, the ridge 120 is formed.

続いて、図35(C)に示したように、マスク152を用いて突条部120の両側に電流阻止層121を選択的に成長させる。最後に、マスク152を除去し、図34に示したように、p側電極141およびn側電極142を形成し、基板111を所定の形状に整えて主出射側端面110Fおよび後方端面110Rを形成する。
特開平8−111560号公報 特開2003−78204号公報(第0120段落)
Subsequently, as shown in FIG. 35C, a current blocking layer 121 is selectively grown on both sides of the protrusion 120 using a mask 152. Finally, the mask 152 is removed, and as shown in FIG. 34, the p-side electrode 141 and the n-side electrode 142 are formed, the substrate 111 is adjusted to a predetermined shape, and the main emission side end face 110F and the rear end face 110R are formed. To do.
JP-A-8-111560 JP 2003-78204 A (paragraph 0120)

しかしながら、このような従来の製造方法では、突条部120を形成する際のエッチングをエッチング時間で制御するしかないので、エッチング制御が難しく、形状の再現性も低いという問題を有していた。突条部120の形状は半導体レーザの水平横モードを決定する因子となるので、突条部120を形成する際のエッチング制御方法は極めて重要である。にもかかわらず、従来では、突条部120の形状を確実に制御することのできるエッチング制御方法が確立されていなかった。   However, such a conventional manufacturing method has a problem that etching control is difficult and shape reproducibility is low because etching when forming the ridge 120 can only be controlled by etching time. Since the shape of the ridge 120 is a factor that determines the horizontal transverse mode of the semiconductor laser, an etching control method when forming the ridge 120 is extremely important. Nevertheless, conventionally, an etching control method that can reliably control the shape of the protrusion 120 has not been established.

例えば、上述した特許文献1では、p型Al0.5 GaAs混晶よりなるp型クラッド層中にp型Al0.7 GaAs混晶よりなるエッチングストップ層を設けておき、有機酸と過酸化水素水とを含むエッチャントを用いて、p型クラッド層とエッチングストップ層とのアルミニウム組成差によりエッチングを制御することが記載されている。 For example, in Patent Document 1 described above, an etching stop layer made of a p-type Al 0.7 GaAs mixed crystal is provided in a p-type cladding layer made of a p-type Al 0.5 GaAs mixed crystal, and an organic acid and hydrogen peroxide solution are mixed. It is described that etching is controlled by an aluminum composition difference between a p-type cladding layer and an etching stop layer by using an etchant containing the etchant.

しかし、窓領域においては結晶中に不純物が拡散しているので、p型クラッド層やエッチングストップ層のアルミニウム組成が壊れており、両者のアルミニウム組成差も崩れてしまっている。そのため、特許文献1に記載された方法では、エッチングストップ層でエッチングが停止せずに貫通してしまうという問題が生じていた。エッチングが活性層に達してしまうと、端面の活性層がなくなってしまうことに加えて、エッチャントの酸化作用により端面に不活性準位が多数形成され、活性層内部で発生した光は、外部に取り出されることができなくなってしまう。つまり半導体レーザとしての機能が全く喪われてしまう。   However, since impurities are diffused in the crystal in the window region, the aluminum composition of the p-type cladding layer and the etching stop layer is broken, and the difference in the aluminum composition of both is broken. For this reason, the method described in Patent Document 1 has a problem in that etching does not stop at the etching stop layer and penetrates. When the etching reaches the active layer, the active layer at the end face disappears, and in addition, many inactive levels are formed at the end face by the oxidizing action of the etchant, and the light generated inside the active layer It can no longer be taken out. That is, the function as a semiconductor laser is completely lost.

ちなみに、特許文献2には、エッチャントとしてフッ酸系のものを使用することが提案されているが、フッ酸系エッチャントは、突条部120の上面を覆うSiO2 よりなるマスク152を溶解してしまうため、突条部120を形成した後に突条部120の両側に電流阻止層121を形成することが難しくなってしまう。硫酸系エッチャントを用いることも考えられるが、硫酸系エッチャントに対してはアルミニウム組成が小さい層の方がエッチングされにくくなるので、仮にエッチング選択性が得られたとしてもエッチングストップ層のアルミニウム組成をp型クラッド層よりもかなり小さくする必要があり、バンド構造や縦方向の屈折率分布に影響を及ぼしてしまう可能性がある。 Incidentally, in Patent Document 2, it is proposed to use a hydrofluoric acid type etchant as an etchant, but the hydrofluoric acid type etchant dissolves a mask 152 made of SiO 2 covering the upper surface of the protrusion 120. Therefore, it becomes difficult to form the current blocking layers 121 on both sides of the ridge 120 after the ridge 120 is formed. Although it is possible to use a sulfuric acid-based etchant, a layer having a small aluminum composition is less likely to be etched with respect to a sulfuric acid-based etchant. Therefore, even if etching selectivity is obtained, the aluminum composition of the etching stop layer is set to p. It must be much smaller than the mold cladding layer, which may affect the band structure and the longitudinal refractive index distribution.

以上に加えて、窓領域を赤外波長帯のブロードストライプ型半導体レーザに応用する場合には、更にいくつかの要求を満たす必要がある。ブロードストライプ型半導体レーザでは、その利用上、水平横モードが安定しており、且つ横方向の放射角は狭い方が望ましい。水平横モードの安定化は、光ファイバに結合させる場合や、固体励起用途における結晶媒体に吸収させる場合には特に重要である。それは、波長の不安定性や、戻り光によるスペクトルの揺らぎに影響を及ぼすからである。また、横方向の放射角に関しては、例えば結晶媒体にレーザ光を放射する場合には当然ビームスポットが小さい方がよい。しかし、水平横モードの安定性と放射角の大小との間には、水平横モードが安定しているほど放射角が大きいというトレードオフの関係がある。そのため、この二つを兼ね備えると共に窓領域を有するブロードストライプ型半導体レーザの実現は極めて困難であった。   In addition to the above, when the window region is applied to a broad stripe semiconductor laser in the infrared wavelength band, it is necessary to further satisfy some requirements. In the use of the broad stripe type semiconductor laser, it is desirable that the horizontal transverse mode is stable and the radiation angle in the transverse direction is narrow in view of its use. Stabilization of the horizontal transverse mode is particularly important when coupled to an optical fiber or when absorbed in a crystalline medium for solid excitation applications. This is because it affects the instability of the wavelength and the fluctuation of the spectrum due to the return light. Regarding the radiation angle in the lateral direction, for example, when laser light is radiated to a crystal medium, it is naturally better that the beam spot is small. However, there is a trade-off relationship between the stability of the horizontal transverse mode and the magnitude of the radiation angle that the radiation angle is larger as the horizontal transverse mode is more stable. Therefore, it has been extremely difficult to realize a broad stripe type semiconductor laser having both of these and having a window region.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、窓領域を設けることにより高出力動作を可能とすると共に、突条部の形状精度および製造工程における再現性を高めることができるブロードストライプ型半導体レーザ素子およびこれを用いたブロードストライプ型半導体レーザアレイ、並びにブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to provide a high power operation by providing a window region, and to improve the shape accuracy of the protrusion and the reproducibility in the manufacturing process. broad-stripe semiconductor laser device and a broad stripe semiconductor laser array using the same, and an object of the invention to provide a method for producing a broad-stripe semiconductor laser device.

本発明によるブロードストライプ型半導体レーザ素子は、基板上に第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層,第3クラッド層およびコンタクト層を順に有する半導体層を備え、第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層および第3クラッド層は、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むIII−V族化合物半導体により構成され、コンタクト層はGaAsにより構成され、第3クラッド層およびコンタクト層は活性層のストライプ領域を制限するための突条部とされていると共に半導体層の側面に突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備え、共振器端面の少なくとも一方に、活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅W1は、端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ窓領域の幅W3以上であり、前記端面近傍領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LAは、前記窓領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LWよりも大きいものである。 Broad-stripe semiconductor laser device according to the present invention, the first clad layer on a substrate, the active layer, the second cladding layer, the etching stop layer, the third cladding layer and including a semiconductor layer having a contact layer in this order, the first cladding layer , The active layer, the second cladding layer, the etching stop layer, and the third cladding layer include at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among the group 3B elements and at least arsenic (As) among the group 5B elements. The contact layer is made of GaAs, the third cladding layer and the contact layer are protrusions for limiting the stripe region of the active layer, and protrude from the side surface of the semiconductor layer. Bei example a pair of resonator end surface opposed to the extending direction of the ridges, at least one of the cavity end face, generated in the active layer Was is formed a window region for suppressing absorption of light, width W1 of the protruding portion in the region near the end surface including the window area is much larger than the width W2 in regions other than the region near the end surface, and window region And the dimension LA in the resonator direction from the resonator end face in the region near the end face is larger than the dimension LW in the resonator direction from the resonator end face in the window region .

ここで「幅」とは、突条部の延長方向すなわち共振器方向と、半導体層の積層方向との両方に対して垂直な方向における寸法をいう。   Here, the “width” refers to a dimension in a direction perpendicular to both the extending direction of the protrusion, that is, the resonator direction, and the stacking direction of the semiconductor layers.

本発明によるブロードストライプ半導体レーザアレイは、上記本発明による複数のブロードストライプ半導体レーザ素子を並列配置したものである。 The broad stripe semiconductor laser array according to the present invention comprises a plurality of broad stripe semiconductor laser elements according to the present invention arranged in parallel.

本発明によるブロードストライプ半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層,第3クラッド層およびコンタクト層を順に有する半導体層を形成し、第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層および第3クラッド層を、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むIII−V族化合物半導体により構成し、コンタクト層をGaAsにより構成する工程と、半導体層における一対の共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方に不純物を拡散させることにより、活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域を形成する工程と、コンタクト層および第3クラッド層の一部をエッチングストップ層が表出するまでエッチング除去することにより活性層のストライプ領域を制限するための突条部を形成すると共に、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅W1を、端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ窓領域の幅W3以上とし、端面近傍領域の共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LAを、窓領域の共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LWよりも大きくする工程と、半導体層の側面に突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を形成する工程とを含むようにしたものである。 According to a method of manufacturing a broad stripe semiconductor laser device according to the present invention , a semiconductor layer having a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, an etching stop layer, a third cladding layer, and a contact layer in this order is formed on a substrate . The first cladding layer, the active layer, the second cladding layer, the etching stop layer, and the third cladding layer are made of at least aluminum (Al) of the group 3B element and gallium (Ga) and at least arsenic (As) of the group 5B element. Is generated in the active layer by diffusing impurities in at least one of the step of forming the contact surfaces of the pair of resonators in the semiconductor layer. forming a window region for suppressing the absorption of light, a contact layer and a third class Some of de layer so as to form a ridge portion for limiting the stripe region of the active layer is removed by etching until the etching stop layer is exposed, the width of the ridges in the region near the end surface including the window area the W1, much larger than the width W2 in the region other than the region near the end surface, and not less than the width W3 of the window region, the dimension LA in the resonator direction from forming predetermined position of the cavity end face of the region near the end surface, the window region A step of making the dimension larger than the dimension LW in the direction of the resonator from the position where the resonator end face is to be formed, and a step of forming a pair of resonator end faces facing the extending direction of the protrusion on the side surface of the semiconductor layer. It is what.

本発明のブロードストライプ型半導体レーザ素子、または本発明のブロードストライプ型半導体レーザアレイでは、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅W1が、端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ窓領域の幅W3以上であるので、端面近傍領域以外の領域においては突条部とその外部との屈折率差が大きくなり、レーザ発振時の水平横モードが安定化する。一方、窓領域を含む端面近傍領域においては、突条部とその外部との屈折率差が無いか、または極端に小さくなり、横方向のビーム放射角が狭くなる。 In the broad stripe semiconductor laser device of the present invention or the broad stripe semiconductor laser array of the present invention, the width W1 of the protrusion in the region near the end surface including the window region is larger than the width W2 in the region other than the region near the end surface. In addition, since the width of the window region is equal to or greater than W3, the difference in refractive index between the protrusion and the outside increases in a region other than the region near the end face, and the horizontal transverse mode during laser oscillation is stabilized. On the other hand, in the region near the end surface including the window region, there is no difference in refractive index between the protrusion and the outside thereof, or it becomes extremely small, and the beam radiation angle in the lateral direction becomes narrow.

本発明のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法では、半導体層の一部をエッチング除去することにより突条部を形成する際に、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅W1を、端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ前記窓領域の幅W3以上とし、端面近傍領域の共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LAを、窓領域の共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LWよりも大きくするようにしたので、窓領域がエッチングされて活性層まで貫通してしまうことが抑制される。よって、突条部が精度よく作製され、形状の再現性も向上する。 In the manufacturing method of the broad stripe type semiconductor laser device of the present invention, when forming the ridge by etching away a part of the semiconductor layer, the width W1 of the ridge in the region near the end surface including the window region, much larger than the width W2 in the region other than the region near the end surface, and the said window region width W3 above, the dimension LA in the resonator direction from forming predetermined position of the cavity end face of the region near the end surface, the cavity of the window area Since it is made larger than the dimension LW in the resonator direction from the position where the end face is to be formed, etching of the window region to the active layer is suppressed. Therefore, the protruding portion is accurately manufactured, and the shape reproducibility is also improved.

本発明のブロードストライプ型半導体レーザ素子、または本発明のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法によれば、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅W1を、端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ窓領域の幅W3以上とし、端面近傍領域の共振器端面からの共振器方向における寸法LAを、窓領域の共振器端面からの共振器方向における寸法LWよりも大きくするようにしたので、高出力化のために窓領域を設けた場合においても、突条部の形状精度を高くすることができる。よって、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができる。また、簡素な製造工程により、低コストで、再現性良く突条部の形状を制御することができる。 According to the broad stripe type semiconductor laser device of the present invention or the method of manufacturing the broad stripe type semiconductor laser device of the present invention, the width W1 of the protrusion in the region near the end surface including the window region is set in the region other than the region near the end surface. much larger than the width W2, and a width W3 over the window area, the dimension LA in the resonator direction from the cavity end face of the region near the end surface, larger than the dimension LW in the resonator direction from the cavity end face of the window region since the way, in the case where a window region for the high output can also be high shape accuracy of the ridge. Therefore, it is possible to stabilize the horizontal transverse mode and reduce the beam radiation angle in the transverse direction. In addition, the shape of the protruding portion can be controlled with low cost and good reproducibility by a simple manufacturing process.

本発明のブロードストライプ型半導体レーザアレイによれば、本発明のブロードストライプ型半導体レーザ素子を備えたので、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくし、高出力で信頼性の高いブロードストライプ型半導体レーザアレイを実現することができる。 According to the broad stripe type semiconductor laser array of the present invention, since the broad stripe type semiconductor laser device of the present invention is provided, the horizontal transverse mode is stabilized, the beam radiation angle in the lateral direction is reduced, and the output is high and the reliability is improved. A broad stripe type semiconductor laser array having a high height can be realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施の形態に係る半導体レーザアレイの全体構成を概略的に表したものである。この半導体レーザアレイ1は、レーザ溶接用光源または固体励起用光源などとして用いられるものであり、後述する半導体レーザ素子10を複数(図1では例えば3個)並列配置した構成を有している。   FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a semiconductor laser array according to an embodiment of the present invention. This semiconductor laser array 1 is used as a laser welding light source, a solid excitation light source, or the like, and has a configuration in which a plurality of semiconductor laser elements 10 (for example, three in FIG. 1) described later are arranged in parallel.

図2は、図1に示した半導体レーザアレイ1を構成する半導体レーザ素子10を拡大して表すと共に、その一部を切り欠いて内部構成を表したものである。この半導体レーザ素子は、例えば、基板11上に、バッファ層12、n型第1クラッド層13、活性層14、p型第2クラッド層15、エッチングストップ層16、p型第3クラッド層17およびコンタクト層18が順に積層された構成を有している。コンタクト層18およびp型第3クラッド層17は、活性層14のストライプ領域14Aを制限するための突条部(リッジ)20とされており、この突条部20の両側には電流阻止層21が形成されている。   FIG. 2 is an enlarged view of the semiconductor laser element 10 constituting the semiconductor laser array 1 shown in FIG. 1, and a part of the semiconductor laser element 10 is cut away to show the internal configuration. This semiconductor laser device includes, for example, a buffer layer 12, an n-type first cladding layer 13, an active layer 14, a p-type second cladding layer 15, an etching stop layer 16, a p-type third cladding layer 17 and the like on a substrate 11. The contact layers 18 are sequentially stacked. The contact layer 18 and the p-type third cladding layer 17 are formed as ridges 20 for limiting the stripe region 14A of the active layer 14, and current blocking layers 21 are provided on both sides of the ridges 20. Is formed.

また、基板11ないしp型第3クラッド層17の側面には、突条部20の延長方向に対向する一対の共振器端面、すなわち主出射側(フロント側)端面10Fおよび後方(リア側)端面10Rが形成されている。これら主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの各々には、不純物として例えば亜鉛(Zn)が拡散されることにより、活性層14で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域30が形成されている。   Further, on the side surface of the substrate 11 or the p-type third cladding layer 17, a pair of resonator end faces opposed to the extending direction of the ridges 20, that is, a main emission side (front side) end face 10F and a rear (rear side) end face 10R is formed. Each of the main emission side end face 10F and the rear end face 10R is formed with a window region 30 for suppressing absorption of light generated in the active layer 14 by diffusing, for example, zinc (Zn) as an impurity. Yes.

窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1は、図1および図3に示したように、端面近傍領域30A以外の素子内部領域30Bにおける幅W2よりも大きくなっている。すなわち、窓構造30を含む端面近傍領域30Aでは突条部20が延在しておらず、p型第3クラッド層17が残存している。これにより、この半導体レーザ素子10では、高出力化のために窓領域30を設けた場合においても、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおいて突条部20の形状精度を高くすることができ、水平横モードを安定させることができると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができるようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the width W1 of the protrusion 20 in the end surface vicinity region 30A including the window region 30 is larger than the width W2 in the element internal region 30B other than the end surface vicinity region 30A. That is, the protrusion 20 does not extend in the end face vicinity region 30 </ b> A including the window structure 30, and the p-type third cladding layer 17 remains. Thereby, in this semiconductor laser device 10, even when the window region 30 is provided for high output, the shape accuracy of the protruding portion 20 can be increased in the end surface vicinity region 30A including the window region 30, The horizontal transverse mode can be stabilized and the beam radiation angle in the transverse direction can be reduced.

また、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1は、図3に示したように、窓領域30の幅W3以上であることが好ましい。突条部20の形状精度を更に向上させることができるからである。   Further, the width W1 of the ridge portion 20 in the end face vicinity region 30A including the window region 30 is preferably equal to or larger than the width W3 of the window region 30 as shown in FIG. This is because the shape accuracy of the protrusion 20 can be further improved.

なお、主出射側端面10Fと後方端面10Rとの間の距離、すなわちこの半導体レーザ素子10の共振器長Lは例えば700μm、窓領域30の主出射側端面10Fまたは後方端面10Rからの共振器方向における寸法LWは例えば20μm、窓領域30を含む端面近傍領域30Aの主出射側端面10Fまたは後方端面10Rからの共振器方向における寸法LAは例えば30μmとされている。   The distance between the main emission side end face 10F and the rear end face 10R, that is, the resonator length L of the semiconductor laser element 10 is, for example, 700 μm, and the cavity direction from the main emission side end face 10F or the rear end face 10R of the window region 30 The dimension LW at 20 is, for example, 20 μm, and the dimension LA in the resonator direction from the main emission side end face 10F or the rear end face 10R of the end face vicinity area 30A including the window area 30 is, for example, 30 μm.

基板11は、例えば、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型GaAsにより構成されている。バッファ層12は、例えば、積層方向における厚み(以下、単に「厚み」という。)が0.5μmであり、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型GaAsにより構成されている。n型第1クラッド層13は、例えば、厚みが1.5μmであり、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型Al0.47GaAs混晶により構成されている。 The substrate 11 is made of n-type GaAs to which an n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se) is added, for example. The buffer layer 12 has, for example, a thickness in the stacking direction (hereinafter simply referred to as “thickness”) of 0.5 μm and is made of n-type GaAs to which an n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se) is added. Has been. The n-type first cladding layer 13 has a thickness of 1.5 μm, for example, and is composed of an n-type Al 0.47 GaAs mixed crystal to which an n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se) is added.

活性層14は、少なくとも一つの量子井戸構造を有しており、不純物を添加しないAlGaAs混晶により構成されている。活性層14は、例えばSCH(Separate Confinement Heterostructure;分離閉じ込め型ヘテロ構造)超格子活性層であってもよく、その層構造は特に限定されない。特に、ブロードストライプ型の場合はSQW(Single Quantum Well ;単一量子井戸)構造とされていることが好ましい。具体的には、活性層14は、例えば、SCH構造とされており、図4(A)に示したように、厚みが0.01μmのAlx1Ga1-x1As(x1=0.1)混晶よりなる光導波層14Wを、厚みが0.05μmのAlx2Ga1-x2As(x2=0.3)混晶よりなるガイド層14Gで挟み込んだSQW構造を有している。 The active layer 14 has at least one quantum well structure and is composed of an AlGaAs mixed crystal to which no impurity is added. The active layer 14 may be, for example, an SCH (Separate Confinement Heterostructure) superlattice active layer, and the layer structure is not particularly limited. In particular, in the case of the broad stripe type, it is preferable to have a SQW (Single Quantum Well) structure. Specifically, the active layer 14 has, for example, an SCH structure, and has an Al x1 Ga 1-x1 As (x1 = 0.1) thickness of 0.01 μm as shown in FIG. It has an SQW structure in which an optical waveguide layer 14W made of a mixed crystal is sandwiched between guide layers 14G made of Al x2 Ga 1-x2 As (x2 = 0.3) mixed crystal having a thickness of 0.05 μm.

活性層14のうち窓領域30に重なる部分では、光導波層14Wとガイド層14Gとの原子が混ざり合い、Alx3Ga1-x3As(x3≒x1)混晶よりなる無秩序化領域31が形成されている。この無秩序化領域31の実効的なバンドギャップエネルギーは、図4(B)に示したように、ガイド層14Gにほぼ等しくなる。すなわち、無秩序化領域31は、活性層14の実効的なバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有し、活性層14で発生するレーザ光に対して透明となっている。 In the portion of the active layer 14 that overlaps the window region 30, atoms of the optical waveguide layer 14W and the guide layer 14G are mixed to form a disordered region 31 made of Al x3 Ga 1-x3 As (x3≈x1) mixed crystal. Has been. The effective band gap energy of the disordered region 31 is substantially equal to the guide layer 14G, as shown in FIG. 4B. That is, the disordered region 31 has a band gap energy larger than the effective band gap energy of the active layer 14 and is transparent to the laser light generated in the active layer 14.

p型第2クラッド層15は、例えば、厚みが0.3μmであり、亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg)またはベリリウム(Be)などのp型不純物を添加したp型Al0.47GaAs混晶により構成されている。 The p-type second cladding layer 15 has a thickness of, for example, 0.3 μm and is composed of a p-type Al 0.47 GaAs mixed crystal to which a p-type impurity such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or beryllium (Be) is added. Has been.

エッチングストップ層16およびp型第3クラッド層17はAlGaAs混晶により構成され、且つp型第3クラッド層17に含まれるアルミニウム組成は、エッチングストップ層16に含まれるアルミニウム組成よりも低く、その差が0.025以上であることが好ましい。後述する製造工程において突条部120を形成する際に、有機酸と過酸化水素水との混合液よりなるエッチャントに対して、エッチングストップ層16とp型第3クラッド層17とのエッチング選択性を大きくとることができるからである。更に、エッチングストップ層16の厚みが0.02μm以上であれば、より好ましい。縦方向における屈折率分布への影響が少なく、光学特性上の影響を抑えることができると共に、製造工程においてエピタキシャル成長が容易となり、また成長時間の短縮にもつながるからである。   The etching stop layer 16 and the p-type third cladding layer 17 are made of AlGaAs mixed crystal, and the aluminum composition contained in the p-type third cladding layer 17 is lower than the aluminum composition contained in the etching stop layer 16, and the difference Is preferably 0.025 or more. Etching selectivity between the etching stop layer 16 and the p-type third cladding layer 17 with respect to an etchant made of a mixed solution of an organic acid and hydrogen peroxide solution when forming the protrusion 120 in the manufacturing process described later. It is because it can take large. Furthermore, it is more preferable if the thickness of the etching stop layer 16 is 0.02 μm or more. This is because there is little influence on the refractive index distribution in the vertical direction, the influence on the optical characteristics can be suppressed, epitaxial growth is facilitated in the manufacturing process, and the growth time is shortened.

具体的には、エッチングストップ層16は、例えば、厚みが0.02μmであり、Al0.55GaAs混晶により構成されている。また、p型第3クラッド層17は、例えば、厚みが1.2μmであり、亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg)またはベリリウム(Be)などのp型不純物を添加したp型Al0.47GaAs混晶により構成されている。 Specifically, the etching stop layer 16 has, for example, a thickness of 0.02 μm and is composed of Al 0.55 GaAs mixed crystal. The p-type third cladding layer 17 has a thickness of, for example, 1.2 μm, and a p-type Al 0.47 GaAs mixed crystal to which a p-type impurity such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or beryllium (Be) is added. It is comprised by.

コンタクト層18は、例えば、厚みが0.5μmであり、亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg)またはベリリウム(Be)などのp型不純物を添加したp型GaAsにより構成されている。   For example, the contact layer 18 has a thickness of 0.5 μm and is made of p-type GaAs to which a p-type impurity such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or beryllium (Be) is added.

コンタクト層18は、窓領域30を含む端面近傍領域30Aを回避して形成されていることが好ましい。窓領域30を含む端面近傍領域30Aには電流を注入させないようにして光を発生させず、素子内部からの光を導波させるだけにとどめることができるので、主出射側端面10Fにおける光密度を下げて、本発明の効果をより高めることができるからである。   The contact layer 18 is preferably formed avoiding the end face vicinity region 30 </ b> A including the window region 30. Since the light is not generated in the vicinity of the end face region 30A including the window region 30 so that light is not generated and the light from the inside of the element is guided, the light density at the main emission side end face 10F can be reduced. This is because the effect of the present invention can be further enhanced.

更に、コンタクト層18は、端面近傍領域30Aに隣接する素子内部領域30Bの一部を回避して形成されていれば、より好ましい。突条部20の幅W1を広くした部分において電流が注入されることを確実に抑制することができるからである。そのため、コンタクト層18と主出射側端面10Fまたは後方端面10Rとの間の距離LCは、端面近傍領域30Aの寸法LAよりも長く、例えば40μmとされている。   Furthermore, it is more preferable that the contact layer 18 is formed so as to avoid a part of the element internal region 30B adjacent to the end face vicinity region 30A. It is because it can suppress reliably that an electric current is inject | poured in the part which widened the width | variety W1 of the protrusion part 20. FIG. Therefore, the distance LC between the contact layer 18 and the main emission side end face 10F or the rear end face 10R is longer than the dimension LA of the end face vicinity region 30A, for example, 40 μm.

電流阻止層21は、突条部20の斜面および素子内部領域30Bを埋め込むように形成されており、例えば、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型GaAsにより構成されている。   The current blocking layer 21 is formed so as to embed the slope of the ridge 20 and the element internal region 30B, and is made of, for example, n-type GaAs doped with an n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se). Has been.

また、この半導体レーザ素子10では、コンタクト層18および電流阻止層21上にp側電極41が設けられ、基板11の裏側にn側電極42が設けられている。p側電極41は、例えばTi/Pt/Auにより構成され、n側電極42は、例えばAuGe/Ni/Au/Ti/Pt/Auにより構成されている。p側電極41は、コンタクト層18と同様に、窓領域30を含む端面近傍領域30Aを回避して形成されていることが好ましい。窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける電流注入を確実に阻止することができ、更に高い効果を得ることができるからである。   In the semiconductor laser device 10, a p-side electrode 41 is provided on the contact layer 18 and the current blocking layer 21, and an n-side electrode 42 is provided on the back side of the substrate 11. The p-side electrode 41 is made of, for example, Ti / Pt / Au, and the n-side electrode 42 is made of, for example, AuGe / Ni / Au / Ti / Pt / Au. Similarly to the contact layer 18, the p-side electrode 41 is preferably formed so as to avoid the end face vicinity region 30 </ b> A including the window region 30. This is because current injection in the end face vicinity region 30A including the window region 30 can be reliably prevented, and a higher effect can be obtained.

この半導体レーザ素子10を備えた半導体レーザアレイ1は、例えば、次のようにして製造することができる。   The semiconductor laser array 1 including the semiconductor laser element 10 can be manufactured as follows, for example.

図5は、この半導体レーザ素子10の製造方法の流れを表すものであり、図6ないし図23は、その工程を順に表すものである。まず、図6に示したように、上述した材料よりなる基板11上に、例えばMOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ;有機金属気相エピタキシー)法またはMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により、それぞれ上述した厚みおよび材料よりなるバッファ層12、n型第1クラッド層13、活性層14、p型第2クラッド層15、エッチングストップ層16、p型第3クラッド層17およびコンタクト層18を順に積層する(ステップS101)。このとき、n型不純物としては例えばケイ素(Si)またはセレン(Se)、p型不純物としては例えば亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg)またはベリリウム(Be)を用いる。これにより、基板11上に、ダブルへテロ構造を有する半導体層の積層体が形成される。   FIG. 5 shows the flow of the manufacturing method of the semiconductor laser device 10, and FIGS. 6 to 23 show the steps in order. First, as shown in FIG. 6, on the substrate 11 made of the above-described material, for example, MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) method or MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition); Growth) method, the buffer layer 12, the n-type first cladding layer 13, the active layer 14, the p-type second cladding layer 15, the etching stop layer 16, the p-type third cladding layer 17 and the above-described thicknesses and materials, respectively. Contact layers 18 are sequentially stacked (step S101). At this time, for example, silicon (Si) or selenium (Se) is used as the n-type impurity, and, for example, zinc (Zn), magnesium (Mg), or beryllium (Be) is used as the p-type impurity. Thereby, a stacked body of semiconductor layers having a double hetero structure is formed on the substrate 11.

次いで、同じく図6に示したように、コンタクト層18上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition ;化学気相成長)法により、例えばSiO2 よりなる絶縁膜51および図示しないフォトレジスト膜を順に形成し、例えば写真触刻により、図示しないフォトレジスト膜を所定の形状に成形する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとして絶縁膜51をエッチングすることにより、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置に対応して開口部51Aを形成する。このとき、開口部51Aの共振器方向における寸法は例えば40μmとする。そののち、図示しないフォトレジスト膜を除去する。 Next, as shown in FIG. 6, an insulating film 51 made of, for example, SiO 2 and a photoresist film (not shown) are sequentially formed on the contact layer 18 by, eg, CVD (Chemical Vapor Deposition). For example, a photoresist film (not shown) is formed into a predetermined shape by photolithography. Subsequently, by etching the insulating film 51 using this photoresist film as a mask, an opening 51A is formed corresponding to the planned formation positions of the main emission side end face 10F and the rear end face 10R. At this time, the dimension of the opening 51A in the resonator direction is, for example, 40 μm. Thereafter, the photoresist film (not shown) is removed.

絶縁膜51に開口部51Aを形成したのち、図7に示したように、この絶縁膜51の開口部51Aを介して、不純物として例えば亜鉛(Zn)を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域30を形成する(ステップS102)。拡散条件としては、例えば、気相中を亜鉛(Zn)雰囲気にし、ヒ素(As)圧をかけながら例えば500℃ないし700℃以上の温度で熱拡散処理を行う。この熱拡散処理により、不純物が活性層14に到達し、無秩序化領域31が形成される。そののち、図8に示したように、絶縁膜51を除去する。   After the opening 51A is formed in the insulating film 51, as shown in FIG. 7, for example, zinc (Zn) as an impurity is diffused in the semiconductor crystal through the opening 51A of the insulating film 51 to thereby form the window region. 30 is formed (step S102). As diffusion conditions, for example, the gas phase is made a zinc (Zn) atmosphere, and thermal diffusion treatment is performed at a temperature of, for example, 500 ° C. to 700 ° C. or higher while applying arsenic (As) pressure. By this thermal diffusion treatment, impurities reach the active layer 14 and the disordered region 31 is formed. After that, as shown in FIG. 8, the insulating film 51 is removed.

絶縁膜51を除去したのち、図9に示したように、コンタクト層18上に、例えばCVD法により、例えばSiO2 膜および図示しないフォトレジスト膜を順に形成し、例えば写真触刻により、図示しないフォトレジスト膜を所定の形状に成形する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとしてSiO2 膜をエッチングすることにより、突条部20を形成するためのマスク52を形成し、そののち、図示しないフォトレジスト膜を除去する。なお、マスク52は、端面近傍領域30Aを完全に覆うと共に素子内部領域30Bの一部を覆うように設けてもよい。また、マスク52の寸法については、窓領域30を含む端面近傍領域30Aおよび素子内部領域30Bの一部を覆う部分における寸法D1は例えば60μm、それ以外の素子内部領域30Bにおける寸法D2は例えば100μmとする。 After removing the insulating film 51, as shown in FIG. 9, an SiO 2 film and a photoresist film (not shown) are sequentially formed on the contact layer 18 by, eg, CVD, and not shown by, for example, photolithography. A photoresist film is formed into a predetermined shape. Subsequently, the SiO 2 film is etched using this photoresist film as a mask to form a mask 52 for forming the protrusions 20, and thereafter, the photoresist film (not shown) is removed. The mask 52 may be provided so as to completely cover the end face vicinity region 30A and cover a part of the element internal region 30B. As for the dimension of the mask 52, the dimension D1 in the part covering the end face vicinity region 30A including the window region 30 and a part of the element internal region 30B is 60 μm, for example, and the dimension D2 in the other element internal region 30B is 100 μm, for example To do.

マスク52を形成したのち、図10,図11および図12に示したように、このマスク52を用いたエッチングにより、コンタクト層18および第3p型クラッド層17の一部を除去して突条部20を形成すると共に、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、素子内部領域30Bにおける幅W2よりも大きくする(ステップS103)。これにより、不純物が拡散された窓領域30においてエッチングストップ層16および第3p型クラッド層17のアルミニウム組成差がくずれ、両者のエッチング選択性がとれなくなっている場合においても、窓領域30がエッチングされて活性層14まで貫通してしまうことが抑制される。よって、突条部20を精度よく作製することができると共に形状の再現性も向上させることができる。   After forming the mask 52, as shown in FIGS. 10, 11, and 12, the contact layer 18 and a part of the third p-type cladding layer 17 are removed by etching using the mask 52, and the protruding portion is formed. 20 and the width W1 of the protrusion 20 in the end face vicinity region 30A including the window region 30 is made larger than the width W2 in the element internal region 30B (step S103). As a result, even when the difference in aluminum composition between the etching stop layer 16 and the third p-type cladding layer 17 is broken in the window region 30 in which the impurity is diffused, and the etching selectivity between the two is not obtained, the window region 30 is etched. Thus, penetration to the active layer 14 is suppressed. Therefore, the protrusion 20 can be produced with high accuracy and the shape reproducibility can be improved.

突条部20を形成する際に使用するエッチャントとしては、例えばクエン酸と過酸化水素水との混合液が好ましい。クエン酸と過酸化水素水との混合液は、Al0.47GaAs混晶よりなる第3p型クラッド層17とAl0.55GaAs混晶よりなるエッチングストップ層16との間でエッチング選択性を示し、エッチングストップ層16が表出した時点で急激に酸化されることにより、エッチングを自動的に停止させることができるからである。また、突条部20を形成するために特に複雑なエッチング技術を必要とせず、安価なクエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして使用することにより、製造コストを削減することができるからである。 As an etchant used when forming the protrusion part 20, the liquid mixture of a citric acid and hydrogen peroxide solution is preferable, for example. The mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide water exhibits etching selectivity between the third p-type cladding layer 17 made of Al 0.47 GaAs mixed crystal and the etching stop layer 16 made of Al 0.55 GaAs mixed crystal, and the etching stop. This is because the etching can be automatically stopped by being rapidly oxidized when the layer 16 is exposed. Further, the manufacturing cost can be reduced by using an inexpensive mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide solution as an etchant without requiring a particularly complicated etching technique for forming the protrusion 20. Because.

具体的には、例えば、クエン酸と過酸化水素水とを、クエン酸一水和物(50wt%水溶液):過酸化水素水(31%)=12:1の体積比で含有するものが好ましい。なお、以下の説明において、エッチャントの混合比は特に断りの無い限り体積比とする。   Specifically, for example, it is preferable to contain citric acid and hydrogen peroxide solution in a volume ratio of citric acid monohydrate (50 wt% aqueous solution): hydrogen peroxide solution (31%) = 12: 1. . In the following description, the mixing ratio of the etchant is a volume ratio unless otherwise specified.

突条部20を形成したのち、図13,図14および図15に示したように、マスク52を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部20の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層21を形成する(ステップS104)。なお、電流阻止層21は、突条部20の斜面およびエッチングストップ層16の表面に形成され、マスク52上には形成されない。そののち、図16に示したように、マスク52を除去する。   After forming the ridge 20, the current blocking layer made of the above-described material is formed on both sides of the ridge 20 by selective epitaxial growth using a mask 52, as shown in FIGS. 21 is formed (step S104). The current blocking layer 21 is formed on the slope of the protrusion 20 and the surface of the etching stop layer 16 and is not formed on the mask 52. After that, the mask 52 is removed as shown in FIG.

マスク52を除去したのち、図17に示したように、コンタクト層18および電流阻止層21上にフォトレジスト膜53を形成し、このフォトレジスト膜53に、窓領域30を含む端面近傍領域30Aに対応して開口部53Aを設ける。なお、開口部53Aは、端面近傍領域30Aを完全に露出させると共に、それに隣接する素子内部領域30Bの一部を露出させるように設けることが望ましい。   After removing the mask 52, as shown in FIG. 17, a photoresist film 53 is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21, and an end face vicinity region 30 </ b> A including the window region 30 is formed on the photoresist film 53. Correspondingly, an opening 53A is provided. The opening 53A is desirably provided so that the end face vicinity region 30A is completely exposed and a part of the element internal region 30B adjacent thereto is exposed.

フォトレジスト膜53に開口部53Aを設けたのち、図18,図19および図20に示したように、このフォトレジスト膜53をマスクとしたエッチングにより、窓領域30を含む端面近傍領域30Aのコンタクト層18を除去する(ステップS105)。このとき、開口部53Aを、端面近傍領域30Aおよびそれに隣接する素子内部領域30Bの一部を露出させるように設けた場合には、コンタクト層18と共に電流阻止層21の一部もエッチング除去される。   After the opening 53A is provided in the photoresist film 53, as shown in FIGS. 18, 19, and 20, contact of the end face vicinity region 30A including the window region 30 is performed by etching using the photoresist film 53 as a mask. The layer 18 is removed (step S105). At this time, when the opening 53A is provided so as to expose the end surface vicinity region 30A and a part of the element internal region 30B adjacent thereto, a part of the current blocking layer 21 is also etched away together with the contact layer 18. .

このときのエッチャントとしては、例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合液を用いることが好ましい。アンモニア水と過酸化水素水との混合液は、p型GaAsよりなるコンタクト層18およびn型GaAsよりなる電流阻止層21をエッチングするが、p型Al0.47GaAsよりなるp型第3クラッド層17とのエッチング選択性があるため、エッチングはp型第3クラッド層17が表出した時点で停止する。このとき、素子内部領域30Bにおいて電流阻止層21の一部も同時にエッチングされるが、この領域では下層にエッチングを停止させる機能を持つ層がないため、あまり長い時間エッチングを行うと電流阻止層21の一部は過度のエッチングがされてしまうため許容される時間の制御が必要である。 As an etchant at this time, for example, it is preferable to use a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution. The mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution etches the contact layer 18 made of p-type GaAs and the current blocking layer 21 made of n-type GaAs, but the p-type third cladding layer 17 made of p-type Al 0.47 GaAs. Etching is stopped when the p-type third cladding layer 17 is exposed. At this time, a part of the current blocking layer 21 is also etched at the same time in the element internal region 30B. However, in this region, there is no layer having a function of stopping the etching in the lower layer. Since some of these are excessively etched, it is necessary to control the time allowed.

窓領域30を含む端面近傍領域30Aのコンタクト層18を除去したのち、図21に示したように、フォトレジスト膜53を除去する。   After removing the contact layer 18 in the end face vicinity region 30A including the window region 30, the photoresist film 53 is removed as shown in FIG.

フォトレジスト膜53を除去したのち、図22に示したように、コンタクト層18および電流阻止層21上に上述した材料よりなるp側電極41を形成し、基板11の裏側に上述した材料よりなるn側電極42を形成する(ステップS106)。最後に、図23に示したように、窓領域30において共振器方向に対して直交する方向にへき開することにより、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rを形成し(ステップS107)、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図1に示した複数の半導体レーザ素子10を並列配置した半導体レーザアレイ1が完成する。   After removing the photoresist film 53, as shown in FIG. 22, the p-side electrode 41 made of the above-described material is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21, and the back-side substrate 11 is made of the above-mentioned material. The n-side electrode 42 is formed (step S106). Finally, as shown in FIG. 23, the main exit side end face 10F and the rear end face 10R are formed by cleaving in the window region 30 in a direction orthogonal to the resonator direction (step S107), and a predetermined length. The laser bar. Thereby, the semiconductor laser array 1 in which the plurality of semiconductor laser elements 10 shown in FIG. 1 are arranged in parallel is completed.

この半導体レーザ素子10またはこれを備えた半導体レーザアレイ1では、p側電極41とn側電極42との間に所定の電圧が印加されると、正孔はコンタクト層18,p型第3クラッド層17,エッチングストップ層16およびp型第2クラッド層15を経て活性層14に注入され、電子は基板11,バッファ層12およびn型第1クラッド層13を経て活性層14に注入され、活性層14において電子と正孔との再結合により誘導放出光が生じる。キャリアの注入量が十分高くなり、導波路の損失を超える光が発生すれば、レーザ発振が生じ、この光は主出射側端面10Fから外部に放出される。ここでは、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1が、端面近傍領域30A以外の素子内部領域30Bにおける幅W2よりも大きくなっているので、素子内部領域30Bにおいては突条部20とその外部との屈折率差が大きくなり、レーザ発振時の水平横モードが安定化する。一方、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおいては、突条部20とその外部との屈折率差が無いか、または極端に小さくなり、横方向のビーム放射角が狭くなる。   In the semiconductor laser element 10 or the semiconductor laser array 1 including the semiconductor laser element 10, when a predetermined voltage is applied between the p-side electrode 41 and the n-side electrode 42, the holes are formed in the contact layer 18, the p-type third cladding. The layer 17, the etching stop layer 16 and the p-type second cladding layer 15 are injected into the active layer 14, and the electrons are injected into the active layer 14 through the substrate 11, the buffer layer 12 and the n-type first cladding layer 13, and active In the layer 14, stimulated emission light is generated by recombination of electrons and holes. If the amount of injected carriers becomes sufficiently high and light exceeding the waveguide loss is generated, laser oscillation occurs, and this light is emitted to the outside from the main emission side end face 10F. Here, since the width W1 of the protrusion 20 in the end surface vicinity region 30A including the window region 30 is larger than the width W2 in the element internal region 30B other than the end surface vicinity region 30A, the protrusion in the element internal region 30B. The difference in refractive index between the strip 20 and the outside increases, and the horizontal and transverse modes during laser oscillation are stabilized. On the other hand, in the end face vicinity region 30 </ b> A including the window region 30, there is no difference in refractive index between the protrusion 20 and the outside thereof, or it becomes extremely small, and the beam radiation angle in the lateral direction becomes narrow.

このように本実施の形態では、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、端面近傍領域30A以外の素子内部領域30Bにおける幅W2よりも大きくするようにしたので、高出力化のために窓領域30を設けた場合においても、突条部20の形状精度を高くすることができる。よって、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができ、高出力で信頼性の高い半導体レーザアレイ1を実現することができる。また、簡素な製造工程により、低コストで、再現性良く突条部20の形状を制御することができる。   As described above, in the present embodiment, the width W1 of the ridge portion 20 in the end surface vicinity region 30A including the window region 30 is made larger than the width W2 in the element internal region 30B other than the end surface vicinity region 30A. Even when the window region 30 is provided for high output, the shape accuracy of the protrusion 20 can be increased. Therefore, the horizontal transverse mode can be stabilized and the beam radiation angle in the transverse direction can be reduced, and the semiconductor laser array 1 with high output and high reliability can be realized. Further, the shape of the protruding portion 20 can be controlled with a simple manufacturing process at low cost and with good reproducibility.

〔変形例1〕
図24は上記実施の形態に係る半導体レーザ素子10の製造方法の変形例を表すものであり、図25ないし図29はその工程を表すものである。この変形例は、材料による亜鉛(Zn)拡散速度の相違を考慮し、窓領域30を形成する前にコンタクト層18の一部を除去し、拡散制御を容易にすると共に拡散時間を短縮するようにしたものである。なお、上記実施の形態の製造方法と同一の工程についてはその図面を参照し同一の符号を用いて説明する。
[Modification 1]
FIG. 24 shows a modification of the manufacturing method of the semiconductor laser device 10 according to the above embodiment, and FIGS. 25 to 29 show the process. This modification considers the difference in zinc (Zn) diffusion rate depending on the material, and removes a part of the contact layer 18 before forming the window region 30 to facilitate diffusion control and shorten the diffusion time. It is a thing. Note that the same steps as those in the manufacturing method of the above-described embodiment will be described using the same reference numerals with reference to the drawings.

まず、図25に示したように、図6に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、基板11上に、バッファ層12、n型第1クラッド層13、活性層14、p型第2クラッド層15、エッチングストップ層16、p型第3クラッド層17およびコンタクト層18を順に積層する(ステップS101)。   First, as shown in FIG. 25, the buffer layer 12, the n-type first cladding layer 13, the active layer 14, and the p-type are formed on the substrate 11 by the process shown in FIG. The second cladding layer 15, the etching stop layer 16, the p-type third cladding layer 17, and the contact layer 18 are sequentially stacked (step S101).

次いで、図17に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18上にフォトレジスト膜53を形成し、このフォトレジスト膜53に、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置に対応して開口部53Aを設ける。続いて、同じく図25に示したように、図18,図19および図20に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層18を除去する(ステップS201)。これにより、p型Al0.47GaAs混晶よりなるp型第3クラッド層17に比べて亜鉛(Zn)拡散速度がかなり遅いコンタクト層18が除去されるので、亜鉛(Zn)の拡散制御が容易になる上、拡散される層が薄くなり、活性層14に至る距離が短くなるため拡散時間が短くて済む。コンタクト層18を除去したのち、フォトレジスト膜53を除去する。   Next, a photoresist film 53 is formed on the contact layer 18 by the process shown in FIG. 17, and the main emission side end face 10F and the rear end face 10R are formed on the photoresist film 53. An opening 53A is provided corresponding to the planned position. Subsequently, as shown in FIG. 25, the formation positions of the main emission side end face 10F and the rear end face 10R, and the positions thereof, by the steps shown in FIGS. The nearby contact layer 18 is removed (step S201). This removes the contact layer 18 whose zinc (Zn) diffusion speed is considerably slower than that of the p-type third cladding layer 17 made of a p-type Al0.47GaAs mixed crystal, so that zinc (Zn) diffusion control can be easily performed. In addition, the diffusion layer becomes thinner and the distance to the active layer 14 becomes shorter, so that the diffusion time can be shortened. After removing the contact layer 18, the photoresist film 53 is removed.

フォトレジスト膜53を除去したのち、図26に示したように、図6に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18およびp型第3クラッド層17上に、開口部51Aを有する絶縁膜51を形成する。   After the removal of the photoresist film 53, as shown in FIG. 26, an opening is formed on the contact layer 18 and the p-type third cladding layer 17 by the process shown in FIG. An insulating film 51 having 51A is formed.

絶縁膜51を形成したのち、同じく図26に示したように、図7に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、絶縁膜51の開口部51Aを介して、不純物として例えば亜鉛(Zn)を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域30を形成する(ステップS102)。このとき、熱拡散処理により不純物が活性層14に到達し、無秩序化領域31が形成される。そののち、絶縁膜51を除去する。   After forming the insulating film 51, as shown in FIG. 26, the process shown in FIG. 7 is followed by the step shown in FIG. The window region 30 is formed by diffusing Zn) into the semiconductor crystal (step S102). At this time, the impurities reach the active layer 14 by the thermal diffusion treatment, and the disordered region 31 is formed. After that, the insulating film 51 is removed.

絶縁膜51を除去したのち、図27に示したように、図9に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18上に、突条部20を形成するためのマスク52を形成する。   After removing the insulating film 51, as shown in FIG. 27, the mask 52 for forming the protrusions 20 on the contact layer 18 is formed in the same manner as in the above embodiment by the process shown in FIG. Form.

マスク52を形成したのち、図28に示したように、図10,図11および図12に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、マスク52を用いたエッチングにより、コンタクト層18および第3p型クラッド層17の一部を除去して突条部20を形成すると共に、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、素子内部領域30Bにおける幅w2よりも大きくする(ステップS103)。   After the mask 52 is formed, as shown in FIG. 28, the contact layers 18 and 18 are etched by etching using the mask 52 in the same manner as in the above embodiment by the steps shown in FIGS. A portion of the third p-type cladding layer 17 is removed to form the ridge portion 20, and the width W1 of the ridge portion 20 in the end face vicinity region 30A including the window region 30 is made larger than the width w2 in the element internal region 30B. Increase (step S103).

突条部20を形成したのち、図29に示したように、図13,図14および図15に示した工程により、マスク52を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部20の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層21を形成する(ステップS104)。   After forming the ridges 20, as shown in FIG. 29, by selective epitaxial growth using the mask 52 by the steps shown in FIGS. 13, 14, and 15, on both sides of the ridges 20, The current blocking layer 21 made of the above-described material is formed (Step S104).

電流阻止層21を形成したのち、図22に示した工程により、コンタクト層18および電流阻止層21上にp側電極41を形成し、基板11の裏側にn側電極42を形成する(ステップS106)。最後に、図23に示した工程により、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rを形成し(ステップS107)、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図1に示した複数の半導体レーザ素子10を並列配置した半導体レーザアレイ1が完成する。   After forming the current blocking layer 21, the p-side electrode 41 is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21 and the n-side electrode 42 is formed on the back side of the substrate 11 by the process shown in FIG. 22 (step S106). ). Finally, the main emission side end face 10F and the rear end face 10R are formed by the process shown in FIG. 23 (step S107) to obtain a laser bar having a predetermined length. Thereby, the semiconductor laser array 1 in which the plurality of semiconductor laser elements 10 shown in FIG. 1 are arranged in parallel is completed.

このように本変形例によれば、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層18を除去したのちに窓領域30を形成するようにしたので、窓領域30を形成する際の亜鉛(Zn)の拡散制御を容易とすることができると共に拡散時間も短縮することができる。   As described above, according to the present modification, the window region 30 is formed after the planned formation positions of the main emission side end surface 10F and the rear end surface 10R and the contact layer 18 in the vicinity thereof are removed. Diffusion control of zinc (Zn) during formation can be facilitated and the diffusion time can be shortened.

なお、本変形例では、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層18を除去したのちに窓領域30を形成する場合について説明したが、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層18およびp型第3クラッド層17の一部を除去したのちに窓領域30を形成するようにしてもよい。   In this modification, the case where the window region 30 is formed after the formation positions of the main emission side end face 10F and the rear end face 10R and the contact layer 18 in the vicinity thereof is removed has been described. The window region 30 may be formed after removing the contact layer 18 and the p-type third cladding layer 17 in the vicinity of the position where the rear end face 10R is to be formed.

〔変形例2〕
図30は上記実施の形態に係る半導体レーザ素子10の製造方法の他の変形例を表すものであり、図31はその工程を表すものである。この変形例は、突条部20を形成する工程において、コンタクト層18およびp型第3クラッド層をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行うようにしたものである。なお、上記実施の形態の製造方法と同一の工程についてはその図面を参照し同一の符号を用いて説明する。
[Modification 2]
FIG. 30 shows another modification of the method for manufacturing the semiconductor laser device 10 according to the above embodiment, and FIG. 31 shows the process. In this modified example, when the contact layer 18 and the p-type third cladding layer are removed by etching in the step of forming the protrusions 20, the etchant is divided into a plurality of times and different etchants are used. Note that the same steps as those in the manufacturing method of the above-described embodiment will be described using the same reference numerals with reference to the drawings.

まず、図6に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、基板11上に、バッファ層12、n型第1クラッド層13、活性層14、p型第2クラッド層15、エッチングストップ層16、p型第3クラッド層17およびコンタクト層18を順に積層する(ステップS101)。   First, according to the process shown in FIG. 6, the buffer layer 12, the n-type first cladding layer 13, the active layer 14, the p-type second cladding layer 15, and the etching stop are formed on the substrate 11 in the same manner as in the above embodiment. The layer 16, the p-type third cladding layer 17, and the contact layer 18 are sequentially stacked (step S101).

次いで、同じく図6に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18上に、開口部51Aを有する絶縁膜51を形成する。   Next, similarly to the above embodiment, the insulating film 51 having the opening 51A is formed on the contact layer 18 by the process shown in FIG.

絶縁膜51を形成したのち、図7に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、絶縁膜51の開口部51Aを介して、不純物として例えば亜鉛(Zn)を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域30を形成する(ステップS102)。このとき、熱拡散処理により、不純物が活性層14に到達し、無秩序化領域31が形成される。そののち、図8に示した工程により、絶縁膜51を除去する。   After forming the insulating film 51, for example, zinc (Zn) as an impurity is diffused into the semiconductor crystal through the opening 51 </ b> A of the insulating film 51 by the process shown in FIG. Thus, the window region 30 is formed (step S102). At this time, the impurities reach the active layer 14 by the thermal diffusion treatment, and the disordered region 31 is formed. After that, the insulating film 51 is removed by the process shown in FIG.

絶縁膜51を除去したのち、図9に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18上に、突条部20を形成するためのマスク52を形成する。   After the insulating film 51 is removed, a mask 52 for forming the protrusions 20 is formed on the contact layer 18 by the process shown in FIG.

マスク52を形成したのち、図31に示したように、このマスク52を用いたエッチングにより、例えば硫酸系のエッチャントを用いて、コンタクト層18およびp型第3クラッド層17の一部を途中まで除去する(ステップS301)。その際、コンタクト層18を除去したのち、エッチング時間を制御することにより第3p型クラッド層17の途中でエッチングを停止させ、エッチングがエッチングストップ層16に達しないようにする。なお、硫酸系のエッチャントによりp型第3クラッド層17とエッチングストップ層16との間でエッチング選択性を生じさせることは極めて難しい。   After the mask 52 is formed, as shown in FIG. 31, the contact layer 18 and a part of the p-type third cladding layer 17 are partially removed by etching using the mask 52, for example, using a sulfuric acid-based etchant. It is removed (step S301). At this time, after the contact layer 18 is removed, the etching time is controlled to stop the etching in the middle of the third p-type cladding layer 17 so that the etching does not reach the etching stop layer 16. Note that it is extremely difficult to generate etching selectivity between the p-type third cladding layer 17 and the etching stop layer 16 by using a sulfuric acid-based etchant.

ここで使用する硫酸系のエッチャントとしては、例えば、硫酸と過酸化水素水と水とを、硫酸(96%):過酸化水素水(31%):水=1:8:40の体積比で含有するものが好ましく、エッチング時間は例えば2分とし、残存するp型第3クラッド層17の厚みは例えば約0.2μmとすることが好ましい。   Examples of the sulfuric acid-based etchant used here include sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, and water in a volume ratio of sulfuric acid (96%): hydrogen peroxide solution (31%): water = 1: 8: 40. Preferably, the etching time is, for example, 2 minutes, and the thickness of the remaining p-type third cladding layer 17 is, for example, approximately 0.2 μm.

コンタクト層18およびp型第3クラッド層17の一部を除去したのち、流水洗浄および乾燥を行わず、p型第3クラッド層17の残部をクエン酸水溶液で洗浄する(ステップS302)。これにより、基板11を大気や水に曝すことなく、p型第3クラッド層17の表面の乾燥による自然酸化を抑制することができる。よって、後述するようにp型第3クラッド層17の残部をエッチング除去する際にクエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして使用しても、最表面の酸化膜の影響でエッチングが不可能となったり、白濁やエッチングむらが生じたりすることを抑制することができる。   After removing the contact layer 18 and a part of the p-type third cladding layer 17, the remaining part of the p-type third cladding layer 17 is washed with a citric acid aqueous solution without washing with running water and drying (step S <b> 302). Thereby, natural oxidation due to drying of the surface of the p-type third cladding layer 17 can be suppressed without exposing the substrate 11 to the atmosphere or water. Therefore, even if a mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide solution is used as an etchant when the remaining portion of the p-type third cladding layer 17 is etched away as will be described later, the etching is effected by the effect of the outermost oxide film. It becomes possible to suppress the occurrence of white turbidity and uneven etching.

この洗浄工程は、例えば、洗浄液を変えて2回以上行うことが好ましい。すなわち、まず、クエン酸一水和物(50wt%水溶液)よりなる洗浄液に基板11を浸漬し、洗浄液を例えば20秒間攪拌しつつ基板11表面に残存する硫酸系のエッチャントを除去する。なお、洗浄液まで基板11を移動させる際には、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましい。   This cleaning step is preferably performed twice or more by changing the cleaning liquid, for example. That is, first, the substrate 11 is immersed in a cleaning solution made of citric acid monohydrate (50 wt% aqueous solution), and the sulfuric acid-based etchant remaining on the surface of the substrate 11 is removed while stirring the cleaning solution for 20 seconds, for example. Note that when the substrate 11 is moved to the cleaning liquid, it is desirable to perform in an inert atmosphere or vacuum so that the surface is not exposed to the air or water in order to suppress natural oxidation due to drying of the surface.

次いで、生成した表面自然酸化膜および硫酸系エッチャントを完全に除去するため、クエン酸一水和物(50wt%水溶液)よりなる別の新しい洗浄液に基板11を浸漬し、洗浄液を例えば1分間攪拌してリンス洗浄する。なお、新たな洗浄液まで基板11を移動させる際にも、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましく、流水洗浄も行わない。   Next, in order to completely remove the generated surface natural oxide film and sulfuric acid-based etchant, the substrate 11 is immersed in another new cleaning solution made of citric acid monohydrate (50 wt% aqueous solution), and the cleaning solution is stirred for 1 minute, for example. And rinse. In addition, when the substrate 11 is moved to a new cleaning solution, it is desirable to perform in an inert atmosphere or vacuum so as not to expose the surface to the atmosphere or water in order to suppress natural oxidation due to drying of the surface. Also do not.

洗浄工程を行ったのち、図10,図11および図12に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、マスク52を用いたエッチングにより、第3p型クラッド層17の残部を除去して突条部20を形成すると共に、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、素子内部領域30Bにおける幅w2よりも大きくする(ステップS303)。   After performing the cleaning process, the remaining portions of the third p-type cladding layer 17 are removed by etching using the mask 52 in the same manner as in the above embodiment by the processes shown in FIGS. The ridge 20 is formed, and the width W1 of the ridge 20 in the end face vicinity region 30A including the window region 30 is made larger than the width w2 in the element internal region 30B (step S303).

第3p型クラッド層の残部を除去する際に使用するエッチャントとしては、例えばクエン酸と過酸化水素水との混合液が好ましい。硫酸系のエッチャントを用いたエッチングは再現性および面内均一性が低く、基板11の面内でエッチングのばらつきが生じてしまっているが、クエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして用いることにより、エッチングむらを改善することができるからである。   As an etchant used when removing the remainder of the third p-type cladding layer, for example, a mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide is preferable. Etching using a sulfuric acid-based etchant has low reproducibility and in-plane uniformity, and variations in etching have occurred within the surface of the substrate 11, but a mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide is used as an etchant. This is because etching unevenness can be improved.

具体的には、例えば、上記実施の形態と同様に、クエン酸と過酸化水素水とを、クエン酸一水和物(50wt%水溶液):過酸化水素水(31%)=12:1の体積比で含有するものが好ましい。   Specifically, for example, as in the above-described embodiment, citric acid and hydrogen peroxide solution are mixed with citric acid monohydrate (50 wt% aqueous solution): hydrogen peroxide solution (31%) = 12: 1. What contains by volume ratio is preferable.

エッチング時間は、例えば残存するp型第3クラッド層17の厚みを約0.2μmとした場合、少なくとも例えば約1分程度とすればよいが、若干長めに、例えば約2分程度とすることが好ましい。硫酸系のエッチャントにより生じたエッチングむらを効果的に解消することができるからである。   For example, when the thickness of the remaining p-type third cladding layer 17 is about 0.2 μm, the etching time may be at least about 1 minute, for example, but slightly longer, for example, about 2 minutes. preferable. This is because the etching unevenness caused by the sulfuric acid-based etchant can be effectively eliminated.

なお、洗浄工程を終えた基板11をp型第3クラッド層17の残部のエッチングのためのエッチャントに浸漬する際にも、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましく、前処理の流水洗浄も行わない。   In addition, when the substrate 11 after the cleaning process is immersed in an etchant for etching the remaining portion of the p-type third cladding layer 17, the surface is exposed to air or water in order to suppress natural oxidation due to drying of the surface. It is desirable to carry out in an inert atmosphere or a vacuum so that there is no pretreatment with running water.

p型第3クラッド層17の残部を除去したのち、図13,図14および図15に示した工程により、マスク52を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部20の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層21を形成する(ステップS104)。   After the remaining portion of the p-type third cladding layer 17 is removed, the above-described materials are formed on both sides of the protrusion 20 by selective epitaxial growth using the mask 52 by the steps shown in FIGS. A current blocking layer 21 is formed (step S104).

電流阻止層21を形成したのち、図17に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層18および電流阻止層21上に、開口部53Aを有するフォトレジスト膜53を形成する。   After forming the current blocking layer 21, a photoresist film 53 having an opening 53A is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21 by the process shown in FIG.

フォトレジスト膜53を形成したのち、図18,図19および図20に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、フォトレジスト膜53をマスクとしたエッチングにより、窓領域30を含む端面近傍領域30Aのコンタクト層18を除去する(ステップS105)。そののち、図21に示した工程により、フォトレジスト膜53を除去する。   After the photoresist film 53 is formed, the vicinity of the end surface including the window region 30 is etched by the steps shown in FIGS. 18, 19 and 20 in the same manner as in the above embodiment, using the photoresist film 53 as a mask. The contact layer 18 in the region 30A is removed (step S105). After that, the photoresist film 53 is removed by the process shown in FIG.

フォトレジスト膜53を除去したのち、図22に示した工程により、コンタクト層18および電流阻止層21上にp側電極41を形成し、基板11の裏側にn側電極42を形成する(ステップS106)。最後に、図23に示した工程により、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rを形成し(ステップS107)、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図1に示した複数の半導体レーザ素子10を並列配置した半導体レーザアレイ1が完成する。   After removing the photoresist film 53, the p-side electrode 41 is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21 and the n-side electrode 42 is formed on the back side of the substrate 11 by the process shown in FIG. 22 (step S106). ). Finally, the main emission side end face 10F and the rear end face 10R are formed by the process shown in FIG. 23 (step S107) to obtain a laser bar having a predetermined length. Thereby, the semiconductor laser array 1 in which the plurality of semiconductor laser elements 10 shown in FIG. 1 are arranged in parallel is completed.

このように本変形例によれば、コンタクト層18およびp型第3クラッド層17をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行うようにしたので、エッチングの再現性および面内均一性を向上させることができ、突条部20を更に精度よく形成することができる。   As described above, according to this modification, when the contact layer 18 and the p-type third cladding layer 17 are removed by etching, different etchants are used in a plurality of times. The inner uniformity can be improved, and the protrusion 20 can be formed with higher accuracy.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明を複数の半導体レーザ素子10を並列配置したバー状の半導体レーザアレイ1に適用した場合について説明したが、本発明は半導体レーザチップにも適用可能である。半導体レーザチップを製造する場合には、基板11を所定の大きさに整える際に任意の長さになるようにへき開してレーザバーとしたのち、更に共振器方向に対して平行な方向にへき開して個々のチップに分離すればよい。   While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the bar-shaped semiconductor laser array 1 in which a plurality of semiconductor laser elements 10 are arranged in parallel has been described. However, the present invention can also be applied to a semiconductor laser chip. When manufacturing a semiconductor laser chip, the substrate 11 is cleaved to an arbitrary length when the substrate 11 is adjusted to a predetermined size to form a laser bar, and further cleaved in a direction parallel to the resonator direction. Can be separated into individual chips.

また、上記実施の形態では、窓領域30を共振器方向に対して直交する線状に形成し、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、窓領域30の幅W3に等しくした場合について説明したが、例えば図32に示したように、窓領域30を四角型に形成し、窓領域30を含む端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1を、窓領域30の幅W3よりも大きくするようにしてもよい。その場合、窓領域30の形状は四角型に限られず、どのような形でもよい。   Moreover, in the said embodiment, the window area | region 30 is formed in the shape orthogonal to a resonator direction, and the width W1 of the protrusion part 20 in the end surface vicinity area | region 30A containing the window area | region 30 is set to the width | variety of the window area | region 30. The case where the width W1 is equal to W3 has been described. For example, as illustrated in FIG. 32, the window region 30 is formed in a square shape, and the width W1 of the protruding portion 20 in the end surface vicinity region 30A including the window region 30 is defined as the window region. It may be made larger than 30 width W3. In that case, the shape of the window region 30 is not limited to a square shape, and may be any shape.

更に、上記実施の形態では、コンタクト層18および電流阻止層21上にp側電極41を形成するようにした場合について説明したが、例えば図33に示したように、p側電極41を、突条部20の上面および両側のエッチングストップ層16の上面に直接形成するようにしてもよい。突条部20の側面下方および外側では、不純物濃度が極端に低くなっており、また、突条部20の形成工程においてp型第3クラッド層17およびコンタクト層18が大気中または水中に暴露されることにより表面に酸化層(図示せず)が形成されているため、ショットキー接合となっている。   Further, in the above-described embodiment, the case where the p-side electrode 41 is formed on the contact layer 18 and the current blocking layer 21 has been described. However, as shown in FIG. You may make it form directly on the upper surface of the strip part 20, and the upper surface of the etching stop layer 16 of both sides. The impurity concentration is extremely low below and outside the side surface of the ridge 20, and the p-type third cladding layer 17 and the contact layer 18 are exposed to the atmosphere or water in the process of forming the ridge 20. As a result, an oxide layer (not shown) is formed on the surface, so that a Schottky junction is formed.

加えて、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態では、突条部20を形成する際に使用するエッチャントとしてクエン酸と過酸化水素水との混合液を挙げたが、酒石酸などの他の有機酸を使用することも可能である。   In addition, the material and thickness of each layer, the film formation method, and the film formation conditions described in the above embodiment are not limited, and other materials and thicknesses may be used, or other film formation methods and film formation may be performed. It may be film conditions. For example, in the above-described embodiment, the mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide is used as the etchant used when forming the protrusions 20, but other organic acids such as tartaric acid can also be used. It is.

更にまた、例えば、上記実施の形態においては、突条部20を形成する際にエッチングストップ層16を残存させる場合について説明したが、エッチングストップ層16を除去してしまってもよく、あるいは、p型第2クラッド層15の途中までエッチングするようにしてもよい。   Furthermore, for example, in the above-described embodiment, the case where the etching stop layer 16 is left when the protrusions 20 are formed has been described. However, the etching stop layer 16 may be removed, or p Etching may be performed up to the middle of the mold second cladding layer 15.

加えてまた、上記実施の形態では、窓領域30を気相拡散法により亜鉛(Zn)を拡散させて形成する場合について説明したが、ZnO膜等を利用した固相拡散法を用いてもよい。   In addition, although the case where the window region 30 is formed by diffusing zinc (Zn) by the vapor phase diffusion method has been described in the above embodiment, a solid phase diffusion method using a ZnO film or the like may be used. .

更にまた、上記実施の形態では、電流阻止層21をn型GaAsにより構成した場合について説明したが、電流阻止層21は基板11と同じ導電型を有していれば、AlGaAs混晶などの他の半導体材料により構成してもよく、水平横モードの設計上どのような材料を選択してもよい。また、電流阻止のための構造は、導波機構の設計に応じて選択することができ、例えば、電流阻止層21を設ける代わりに、絶縁膜を埋め込んでもよい。あるいは、上述した図33に示したように突条部20の上面および両側にp側電極41を直接形成してもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the case where the current blocking layer 21 is made of n-type GaAs has been described. However, if the current blocking layer 21 has the same conductivity type as that of the substrate 11, other layers such as AlGaAs mixed crystals can be used. These materials may be used, and any material may be selected in the design of the horizontal transverse mode. The structure for blocking current can be selected according to the design of the waveguide mechanism. For example, instead of providing the current blocking layer 21, an insulating film may be embedded. Alternatively, as shown in FIG. 33 described above, the p-side electrode 41 may be directly formed on the upper surface and both sides of the protrusion 20.

加えてまた、上記実施の形態では、p型第2クラッド層15とp型第3クラッド層17とが同一のアルミニウム組成を有する場合について説明したが、両者に含まれるアルミニウム組成は異なっていてもよい。   In addition, in the above-described embodiment, the case where the p-type second cladding layer 15 and the p-type third cladding layer 17 have the same aluminum composition has been described, but the aluminum composition contained in both may be different. Good.

更にまた、例えば、上記実施の形態では、バッファ層12ないしコンタクト層18をMOVPE法またはMOCVD法等の有機金属気相成長法により形成する場合について説明したが、これに制限されることなく、例えばMBE(Molecular Beam Epitaxy;分子線エピタキシー)法等で行ってもよい。   Furthermore, for example, in the above-described embodiment, the case where the buffer layer 12 or the contact layer 18 is formed by a metal organic vapor phase epitaxy method such as the MOVPE method or the MOCVD method has been described. You may perform by MBE (Molecular Beam Epitaxy; Molecular beam epitaxy) method etc.

加えてまた、上記実施の形態においては、n型の基板11上に、n型半導体層、活性層およびp型半導体層を順に積層した構成を有する半導体レーザ素子10について説明したが、p型の基板を用い、p型の基板上に、p型半導体層、活性層およびn型半導体層を積層した逆導電型の構造としてもよい。   In addition, in the above-described embodiment, the semiconductor laser element 10 having a configuration in which an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked on the n-type substrate 11 has been described. A reverse conductivity type structure in which a p-type semiconductor layer, an active layer, and an n-type semiconductor layer are stacked on a p-type substrate may be used.

更にまた、例えば、上記実施の形態では、半導体レーザ素子10の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また他の層を更に備えていてもよい。例えば、上記実施の形態では、n型第1クラッド層13,p型第2クラッド層15およびp型第3クラッド層17は、それぞれ、アルミニウム組成が1種類の一つの層により構成されている場合について説明したが、光学設計上、2種類以上のアルミニウム組成を有する二つ以上の層の積層構造を有していてもよい。   Furthermore, for example, in the above-described embodiment, the configuration of the semiconductor laser element 10 has been specifically described, but it is not necessary to include all layers, and other layers may be further included. For example, in the above embodiment, the n-type first cladding layer 13, the p-type second cladding layer 15, and the p-type third cladding layer 17 are each composed of one layer having one kind of aluminum composition. However, it may have a laminated structure of two or more layers having two or more kinds of aluminum compositions in terms of optical design.

加えてまた、上記実施の形態では、p型第2クラッド層15とp型第3クラッド層17との間にエッチングストップ層16を設けた場合について説明したが、p型第2クラッド層15に含まれるアルミニウム組成を制御することにより、p型第2クラッド層15がエッチングストップ層16を兼ねるようにして、エッチングストップ層16を省略してもよい。あるいは、エッチングストップ層16とp型第2クラッド層15とが同一のアルミニウム組成を有するようにしてもよい。   In addition, in the above embodiment, the case where the etching stop layer 16 is provided between the p-type second cladding layer 15 and the p-type third cladding layer 17 has been described. The etching stop layer 16 may be omitted by controlling the aluminum composition contained so that the p-type second cladding layer 15 also serves as the etching stop layer 16. Alternatively, the etching stop layer 16 and the p-type second cladding layer 15 may have the same aluminum composition.

更にまた、例えば、上記実施の形態では、窓領域30を含む端面近傍領域30Aのコンタクト層18を除去した場合について説明したが、端面近傍領域30Aのコンタクト層18を除去せずそのまま残存させておいてもよい。この場合、端面近傍領域30Aのコンタクト層18の幅は、端面近傍領域30Aにおける突条部20の幅W1と同じにしてもよいし、あるいは、素子内部領域30Bにおける突条部20の幅W2と同じにしてもよい。   Furthermore, for example, in the above embodiment, the case where the contact layer 18 in the end face vicinity region 30A including the window region 30 is removed has been described. However, the contact layer 18 in the end face vicinity region 30A is not removed and is left as it is. May be. In this case, the width of the contact layer 18 in the end face vicinity region 30A may be the same as the width W1 of the protrusion portion 20 in the end face vicinity region 30A, or the width W2 of the protrusion portion 20 in the element internal region 30B. It may be the same.

加えてまた、上記実施の形態では、p側電極41およびn側電極42が長方形のパターンで形成されている場合について説明したが、これに限られず、例えば、共振器方向、または共振器方向に対して垂直な方向に延在していてもよく、基板11の全体に形成されていてもよい。   In addition, in the above-described embodiment, the case where the p-side electrode 41 and the n-side electrode 42 are formed in a rectangular pattern has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, in the resonator direction or the resonator direction It may extend in a direction perpendicular to the substrate or may be formed on the entire substrate 11.

更にまた、上記実施の形態では、窓領域30に不純物として亜鉛(Zn)を拡散させた場合について説明したが、窓領域30に拡散させる不純物はシリコン(Si)でもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the case where zinc (Zn) is diffused as an impurity in the window region 30 has been described, but the impurity diffused in the window region 30 may be silicon (Si).

加えてまた、上記実施の形態では、主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの両方に窓領域30を形成する場合について説明したが、窓領域30は主出射側端面10Fおよび後方端面10Rの両方に形成されている必要はなく、少なくとも主出射側端面10Fに形成されていればよい。   In addition, in the above-described embodiment, the case where the window region 30 is formed on both the main emission side end surface 10F and the rear end surface 10R has been described. However, the window region 30 is formed on both the main emission side end surface 10F and the rear end surface 10R. It does not need to be formed, and may be formed at least on the main emission side end face 10F.

更にまた、変形例2は上記実施の形態の製造方法だけでなく、変形例1の製造方法にも適用することができる。   Furthermore, Modification 2 can be applied not only to the manufacturing method of the above-described embodiment, but also to the manufacturing method of Modification 1.

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザアレイの全体構成を表す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an overall configuration of a semiconductor laser array according to an embodiment of the present invention. 図1に示した半導体レーザ素子を拡大して表すと共に、その一部を切り欠いて内部構成を表した斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of the semiconductor laser element shown in FIG. 図2に示した半導体レーザ素子の上面図である。FIG. 3 is a top view of the semiconductor laser element shown in FIG. 2. 図2に示した半導体レーザ素子における活性層のアルミニウム組成分布を表す図である。It is a figure showing the aluminum composition distribution of the active layer in the semiconductor laser element shown in FIG. 図1に示した半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the semiconductor laser element shown in FIG. 図5に示した製造方法を工程順に表す斜視図である。It is a perspective view showing the manufacturing method shown in FIG. 5 in order of a process. 図6に続く工程を表す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view illustrating a process following FIG. 6. 図7に続く工程を表す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating a process following FIG. 7. 図8に続く工程を表す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view illustrating a process following FIG. 8. 図9に続く工程を表す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating a process following FIG. 9. 図10のXI−XI線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XI-XI line of FIG. 図10のXII−XII線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XII-XII line | wire of FIG. 図10に続く工程を表す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a process following FIG. 10. 図13のXIV−XIV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XIV-XIV line | wire of FIG. 図13のXV−XV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XV-XV line | wire of FIG. 図13に続く工程を表す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating a process following FIG. 13. 図16に続く工程を表す斜視図である。FIG. 17 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 16. 図13に続く工程を表す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating a process following FIG. 13. 図18のXIX−XIX線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XIX-XIX line | wire of FIG. 図18のXX−XX線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XX-XX line of FIG. 図18に続く工程を表す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 18. 図21に続く工程を表す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 21. 図22に続く工程を表す斜視図である。FIG. 23 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 22. 本発明の変形例1に係る半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the semiconductor laser element which concerns on the modification 1 of this invention. 図24に示した製造方法を工程順に表す斜視図である。FIG. 25 is a perspective view illustrating the manufacturing method illustrated in FIG. 24 in the order of steps. 図25に続く工程を表す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 25. 図26に続く工程を表す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view illustrating a process following the process in FIG. 26. 図27に続く工程を表す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 27. 図28に続く工程を表す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 28. 本発明の変形例2に係る半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the semiconductor laser element which concerns on the modification 2 of this invention. 図30に示した製造方法の一工程を表す斜視図である。FIG. 31 is a perspective view illustrating a step of the manufacturing method illustrated in FIG. 30. 本発明の変形例に係る半導体レーザ素子の構成を表す上面図である。It is a top view showing the structure of the semiconductor laser element which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る半導体レーザ素子の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser element which concerns on the other modification of this invention. 従来の半導体レーザ素子の一構成例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the example of 1 structure of the conventional semiconductor laser element. 図34に示した従来の半導体レーザ素子の製造方法を工程順に表す断面図である。FIG. 35 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the conventional semiconductor laser element shown in FIG. 34 in the order of steps. 図35(A)に示した工程を表す斜視図である。FIG. 36 is a perspective view illustrating a process illustrated in FIG. 図35(B)に示した工程を表す斜視図である。FIG. 36 is a perspective view illustrating a process illustrated in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体レーザアレイ、10…半導体レーザ素子、10F…主出射側端面、10R…後方端面、11…基板、12…バッファ層、13…n型第1クラッド層、14…活性層、15…p型第2クラッド層、16…エッチングストップ層、17…p型第3クラッド層、18…コンタクト層、20…突条部、21…電流阻止層、30…窓領域、30A…端面近傍領域、30B…素子内部領域、31…無秩序化領域、41…p側電極、42…n側電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser array, 10 ... Semiconductor laser element, 10F ... Main emission side end surface, 10R ... Back end surface, 11 ... Substrate, 12 ... Buffer layer, 13 ... First n-type cladding layer, 14 ... Active layer, 15 ... p Type second cladding layer, 16 ... etching stop layer, 17 ... p-type third cladding layer, 18 ... contact layer, 20 ... projection, 21 ... current blocking layer, 30 ... window region, 30A ... near end face region, 30B ... element internal region, 31 ... disordered region, 41 ... p-side electrode, 42 ... n-side electrode

Claims (16)

基板上に第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層,第3クラッド層およびコンタクト層を順に有する半導体層を備え、前記第1クラッド層, 前記活性層, 前記第2クラッド層,前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層は、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むIII−V族化合物半導体により構成され、前記コンタクト層はGaAsにより構成され、前記第3クラッド層および前記コンタクト層は前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部とされていると共に前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備え、
前記共振器端面の少なくとも一方に、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅W1は、前記端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ前記窓領域の幅W3以上であり、前記端面近傍領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LAは、前記窓領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LWよりも大きい
ブロードストライプ型半導体レーザ素子。
A semiconductor layer having a first clad layer, an active layer, a second clad layer, an etching stop layer, a third clad layer, and a contact layer in order on a substrate, the first clad layer, the active layer, the second clad layer The etching stop layer and the third cladding layer include at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among group 3B elements and at least arsenic (As) among group 5B elements. The contact layer is made of GaAs, the third cladding layer and the contact layer are protrusions for limiting the stripe region of the active layer, and the protrusions are formed on the side surfaces of the semiconductor layer. Bei example a pair of resonator end surface opposed to the extending direction of the ridges,
A window region for suppressing absorption of light generated in the active layer is formed on at least one of the resonator end surfaces, and the width W1 of the protrusion in the region near the end surface including the window region is much larger than the width W2 in the region other than the region near the end surface, and is at the window region width W3 or more, the dimension LA in the resonator direction from the cavity end face of the edge surface vicinity region, the resonance of the window region Larger than the dimension LW in the cavity direction from the cavity end face
Broad stripe type semiconductor laser device.
前記コンタクト層は、前記窓領域を含む端面近傍領域を回避して設けられてい
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子。
The contact layer is that provided by avoiding the region near the end surface including the window area
Broad-stripe semiconductor laser device Motomeko 1 wherein.
前記突条部の両側に電流阻止層が形成されてい
求項1記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子。
Current blocking layer that are formed on both sides of the ridge
Broad-stripe semiconductor laser device Motomeko 1 wherein.
前記突条部の上面および両側に電極が形成されてい
求項1記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子。
Electrodes that are formed on the upper surface and both sides of the ridge
Broad-stripe semiconductor laser device Motomeko 1 wherein.
前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層はAlGaAs混晶により構成され、且つ前記第3クラッド層に含まれるアルミニウム組成は、前記エッチングストップ層に含まれるアルミニウム組成よりも低く、その差が0.025以上であ
請求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子。
The etching stop layer and the third cladding layer are made of AlGaAs mixed crystal, and the aluminum composition contained in the third cladding layer is lower than the aluminum composition contained in the etching stop layer, and the difference is 0.025. broad-stripe semiconductor laser device of der Ru claim 1, wherein more.
前記窓領域は、不純物としてシリコン(Si)または亜鉛(Zn)を含
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子。
The window region including a silicon (Si) or zinc (Zn) as an impurity
Broad-stripe semiconductor laser device Motomeko 1 wherein.
複数のブロードストライプ型半導体レーザ素子を並列配置したブロードストライプ型半導体レーザアレイであって、
前記ブロードストライプ型半導体レーザ素子は、
基板上に第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層,第3クラッド層およびコンタクト層を順に有する半導体層を備え、前記第1クラッド層, 前記活性層, 前記第2クラッド層,前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層は、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むIII−V族化合物半導体により構成され、前記コンタクト層はGaAsにより構成され、前記第3クラッド層および前記コンタクト層は前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部とされていると共に前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備え、
前記共振器端面の少なくとも一方に、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅W1は、前記端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ前記窓領域の幅W3以上であり、前記端面近傍領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LAは、前記窓領域の前記共振器端面からの共振器方向における寸法LWよりも大きい
ブロードストライプ型半導体レーザアレイ。
A broad stripe semiconductor laser array in which a plurality of broad stripe semiconductor laser elements are arranged in parallel,
The broad stripe semiconductor laser element is:
A semiconductor layer having a first clad layer, an active layer, a second clad layer, an etching stop layer, a third clad layer, and a contact layer in order on a substrate, the first clad layer, the active layer, the second clad layer The etching stop layer and the third cladding layer include at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among group 3B elements and at least arsenic (As) among group 5B elements. The contact layer is made of GaAs, the third cladding layer and the contact layer are protrusions for limiting the stripe region of the active layer, and the protrusions are formed on the side surfaces of the semiconductor layer. Bei example a pair of resonator end surface opposed to the extending direction of the ridges,
A window region for suppressing absorption of light generated in the active layer is formed on at least one of the resonator end surfaces, and the width W1 of the protrusion in the region near the end surface including the window region is much larger than the width W2 in the region other than the region near the end surface, and is at the window region width W3 or more, the dimension LA in the resonator direction from the cavity end face of the edge surface vicinity region, the resonance of the window region Larger than the dimension LW in the cavity direction from the cavity end face
Broad stripe semiconductor laser array.
前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層はAlGaAs混晶により構成され、且つ前記第3クラッド層に含まれるアルミニウム組成は、前記エッチングストップ層に含まれるアルミニウム組成よりも低く、その差が0.025以上である  The etching stop layer and the third cladding layer are made of AlGaAs mixed crystal, and the aluminum composition contained in the third cladding layer is lower than the aluminum composition contained in the etching stop layer, and the difference is 0.025. That's it
請求項7記載のブロードストライプ型半導体レーザアレイ。  The broad stripe type semiconductor laser array according to claim 7.
基板上に第1クラッド層, 活性層, 第2クラッド層,エッチングストップ層,第3クラッド層およびコンタクト層を順に有する半導体層を形成し、前記第1クラッド層, 前記活性層, 前記第2クラッド層,前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層を、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むIII−V族化合物半導体により構成し、前記コンタクト層をGaAsにより構成する工程と、
前記半導体層における一対の共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方に不純物を拡散させることにより、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域を形成する工程と、
前記コンタクト層および前記第3クラッド層の一部を前記エッチングストップ層が表出するまでエッチング除去することにより前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部を形成すると共に、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅W1を、前記端面近傍領域以外の領域における幅W2よりも大きく、かつ前記窓領域の幅W3以上とし、前記端面近傍領域の前記共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LAを、前記窓領域の前記共振器端面の形成予定位置からの共振器方向における寸法LWよりも大きくする工程と、
前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を形成する工程と
を含むブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
A semiconductor layer having a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, an etching stop layer, a third cladding layer, and a contact layer in order is formed on a substrate, and the first cladding layer, the active layer, and the second cladding are formed. III-V group compound containing at least aluminum (Al) and gallium (Ga) of group 3B elements and at least arsenic (As) of group 5B elements, the layer, the etching stop layer, and the third cladding layer A step of configuring the contact layer with GaAs, and comprising a semiconductor ;
Forming a window region for suppressing absorption of light generated in the active layer by diffusing impurities into at least one of the planned formation positions of the pair of resonator end faces in the semiconductor layer;
The contact layer and a part of the third cladding layer are etched away until the etching stop layer is exposed to form a protrusion for limiting the stripe region of the active layer, and the window region the width W1 of the protruding portion in the region near the end surface including, much larger than the width W2 in the region other than the edge surface vicinity region, and a width W3 over the window region, formation of the cavity end face of the edge surface vicinity region Making the dimension LA in the resonator direction from the planned position larger than the dimension LW in the resonator direction from the planned position of forming the resonator end face of the window region ;
Method for producing a broad stripe semiconductor laser device comprising the steps of forming a pair of resonator end surface opposed to the extending direction of the ridges on the side surface of the semiconductor layer.
前記半導体層を形成する工程において、前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層をAlGaAs混晶により構成し、且つ前記第3クラッド層に含まれるアルミニウム組成を、前記エッチングストップ層に含まれるアルミニウム組成よりも低くし、その差を0.025以上とし、In the step of forming the semiconductor layer, the etching stop layer and the third cladding layer are made of an AlGaAs mixed crystal, and the aluminum composition contained in the third cladding layer is more than the aluminum composition contained in the etching stop layer. And make the difference 0.025 or more,
前記突条部を形成する工程において、前記コンタクト層および前記第3クラッド層の一部をエッチング除去する際に、エッチャントとしてクエン酸水溶液と過酸化水素水との混合液を用いて行う  In the step of forming the protrusion, when the contact layer and a part of the third cladding layer are removed by etching, a mixed solution of an aqueous citric acid solution and a hydrogen peroxide solution is used as an etchant.
請求項9記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。  A method for manufacturing a broad stripe type semiconductor laser device according to claim 9.
前記突条部を形成したのち、前記窓領域を含む端面近傍領域の前記コンタクト層を除去す
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
After forming the ridges, remove the contact layer in the region near the end surface including the window area
Motomeko 9 manufacturing method of a broad-stripe semiconductor laser device according.
前記半導体層を形成したのち、前記共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方およびその近傍の前記コンタクト層を除去し、その後、前記窓領域を形成す
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
Wherein after forming the semiconductor layer, removing the contact layer of at least one and the vicinity thereof to be formed position of the cavity end face, then form the window region
Motomeko 9 manufacturing method of a broad-stripe semiconductor laser device according.
前記突条部を形成したのち、前記突条部の両側に電流阻止層を形成す
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
After forming the ridge, that to form a current blocking layer on both sides of the ridge
Motomeko 9 manufacturing method of a broad-stripe semiconductor laser device according.
前記突条部を形成したのち、前記突条部の上面および両側に電極を形成す
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
After forming the ridges, form electrodes on the upper surface and both sides of the ridge
Motomeko 9 manufacturing method of a broad-stripe semiconductor laser device according.
前記半導体層を形成する工程において、前記エッチングストップ層および前記第3クラッド層をAlGaAs混晶により構成し、且つ前記第3クラッド層に含まれるアルミニウム組成を、前記エッチングストップ層に含まれるアルミニウム組成よりも低くし、その差を0.025以上とし、
前記突条部を形成する工程において、前記コンタクト層および前記第3クラッド層の一部をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行うと共に、少なくとも最後の工程は、エッチャントとしてクエン酸水溶液と過酸化水素水との混合液を用いて行う
求項記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
In the step of forming the semiconductor layer, the etching stop layer and the third cladding layer are made of an AlGaAs mixed crystal, and the aluminum composition contained in the third cladding layer is more than the aluminum composition contained in the etching stop layer. And make the difference 0.025 or more,
In the step of forming the protrusion, when removing a part of the contact layer and the third cladding layer by etching, a plurality of different etchants are used , and at least the last step is performed as an etchant. Performed using a mixture of citric acid aqueous solution and hydrogen peroxide solution
Motomeko 9 manufacturing method of a broad-stripe semiconductor laser device according.
前記半導体層の一部をエッチング除去する際に、少なくとも最後の工程とその直前の工程との間に、前記半導体層の残部をクエン酸水溶液で洗浄する
する請求項15記載のブロードストライプ型半導体レーザ素子の製造方法。
The broad stripe type semiconductor laser according to claim 15 , wherein, when a part of the semiconductor layer is removed by etching, the remaining part of the semiconductor layer is washed with an aqueous citric acid solution at least between the last step and the immediately preceding step. Device manufacturing method.
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